PbTe Quantum Dots and Engineering of the Energy Band Alignment in Photovoltaic Applications

Tuğba HACIEFENDİOĞLU; Demet ASİL

doi:https://doi.org/10.29233/sdufeffd.891908

Makale detayları

PbTe Quantum Dots and Engineering of the Energy Band Alignment in Photovoltaic Applications

Yazarlar:

Tuğba HACIEFENDİOĞLU | Demet ASİL

Yayıncı:

Süleyman Demirel University

Ana Başlıklar:

Fizik

Dergi:

Süleyman Demirel University Faculty of Arts and Science Journal of Science 2021 Vol.16 Issue 2, pp.434-443

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

11/2021

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000582233

Sıklık:

İki Yıllık

eISSN:

1306-7575

DOI:

https://doi.org/10.29233/sdufeffd.891908

Özet:

 

Lead telluride (PbTe) quantum dots, despite being considered as one of the most promising candidates for future photovoltaics owing to their higher multiple exciton generation yields, have received limited attention in solar cell designs due their less explored surface chemistry and high air sensitivity. This study demonstrates the synthesis and characterization of highly crystalline PbTe QDs and their utilization in solution processed solar cells through band alignment engineering. Ultraviolet photoelectron spectroscopy studies showed that the conduction and valence band levels depend strongly on the type of surface ligand utilized for the ligand exchange process. Conduction and valence band levels of tetrabutylammonium iodide (TBAI) and 1,2-ethanedithiol (EDT) treated PbTe QDs with respect to vacuum were measured as -3.73 eV/-4.83 eV and -3.48 eV/-4.45 eV, respectively. The presence of a band offset between the conduction and valence band levels of TBAI and EDT treated layers allowed us to engineer the band alignment in the light absorbing layer. As a result, solar cells where TBAI and EDT ligand treated QDs were utilized in a bilayer cell architecture reached a photo conversion efficiency of 0.65%.

 

Kurşun tellür (PbTe) kuantum noktaları yüksek çoklu eksiton üretim verimine sahip olmaları nedeniyle fotovoltaik uygulama alanları için gelecek vaat eden adaylar olarak değerlendirilseler de görece daha az araştırılmış yüzey kimyaları ve atmosferik ortama olan hassasiyetleri sebebiyle güneş gözesi tasarımlarında sınırlı alaka görmektedirler. Bu çalışma, yüksek kristalli yapıya sahip PbTe kuantum noktalarının sentezini, karakterizasyonunu ve bant hizalama vasıtasıyla solüsyon bazlı güneş gözelerinde kullanımını konu almaktadır. Ultraviyole fotoelektron spektroskopisi çalışmaları, iletim ve değerlik bant seviyelerinin ligant değişimi işleminde kullanılan ligant türüne bağlı olduğunu göstermiştir. Tetrabütilamonyum iyodür (TBAI) ve 1,2-etanditiyol (EDT) ligantlarına tabi tutulmuş PbTe kuantum noktalarının vakuma karşı iletim ve değerlik bant seviyeleri sırasıyla -3,73 eV/-4,83 eV ve -3,48 eV/-4,45 eV olarak belirlenmiştir. TBAI ve EDT ligantlarıyla işlenmiş tabakaların arasında bulunan bant ofseti, güneşi soğuran tabakada bant hizalamasını gerçekleştirebilmemize olanak sağlamıştır. Sonuç olarak, TBAI ve EDT ligantları ile işlem görmüş kuantum noktalarının birlikte kullanıldığı çift katmanlı göze mimarisine sahip güneş gözeleri %0.65 foton değiştirme verimine ulaşmıştır.

Makale detayları

PbTe Quantum Dots and Engineering of the Energy Band Alignment in Photovoltaic Applications

Yazarlar: Tuğba HACIEFENDİOĞLU | Demet ASİL

Yayıncı: Süleyman Demirel University

Ana Başlıklar: Fizik

Dergi: Süleyman Demirel University Faculty of Arts and Science Journal of Science 2021 Vol.16 Issue 2, pp.434-443

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 11/2021

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2000582233

Sıklık: İki Yıllık

eISSN: 1306-7575

DOI: https://doi.org/10.29233/sdufeffd.891908

Sayı

Yazarlar:

Tuğba HACIEFENDİOĞLU | Demet ASİL

Yayıncı:

Süleyman Demirel University

Ana Başlıklar:

Fizik

Dergi:

Süleyman Demirel University Faculty of Arts and Science Journal of Science 2021 Vol.16 Issue 2, pp.434-443

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

11/2021

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000582233

Sıklık:

İki Yıllık

eISSN:

1306-7575

DOI:

https://doi.org/10.29233/sdufeffd.891908